常州工程职院仪器分析测试技术课件4-6原子吸收分光光度法：原子吸收测钙条件试验

任务6火焰原子吸收法测钙最佳实验条件的选择î原子吸收光谱法模块之î能力目标p掌握原子吸收条件选择的一般原则。p能根据具体的测定对象选择火焰原子吸收测量的最佳条件；î问题p实验条件的优劣直接影响测定的灵敏度及准确度，在前几个任务中所有的实验条件都是从教材上引用的，并且不同的教材给出的条件不尽相同这是由于实验所用仪器有别，样品有别。如何针对实验室现有的条件，通过实验选出最佳实验条件？î讨论解决p实验条件的内容 分析线；灯电流；燃气流量；燃烧器高度；光谱通带。p分析化学中衡量测量结果的两个重要因素－准确度与精密度。由于原子吸收测量的元素多为微量成分，为了保证数据的准确度与精密度，最佳实验条件的选择以获得最高灵敏度、最佳稳定性为依据。î仪器、试剂p原子吸收分光光度计（TAS990型）    p元素灯－钙空心阴极灯。p火焰类型－空气乙炔火焰。p  ρ（Ca）＝100μg/mL钙标准溶液。p固定的实验条件：灯电流3mA；分析线422.7nm；光谱带宽0.7nm燃气流量2100mLmin-1；燃烧器高度6mm。î实验准备p开机预热：打开原子吸收分光光度计，设置试验条件，点火预热。p配制ρ（Ca）＝5.00μg/mL钙标准溶液：移取5mLρ（Ca）＝100μg/mL钙标准溶液于100mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至标线，摇匀。î分析线选择方法p选择2条分析线测量ρ（Ca）＝5.00μg/mL钙标准溶液的吸光度。p分析线可选择波长为422.7nm、239.9nm，以吸光度最大者为最灵敏线。î分析线选择（学生实验）p请同学们按照上述方法配制ρ（Ca）＝5.00μg/mL钙标准溶液，p固定其它实验条件，改变分析线测量ρ（Ca）＝5.00μg/mL钙标准溶液吸光度。记录实验数据。p通过实验可得出钙的最灵敏线为422.7nm。Ø每种元素都由若干条灵敏线，为了提高测定的灵敏度，一般情况下应选用其中最灵敏线作分析线。Ø当样品中待测元素浓度较高或为了消除邻近光谱线的干扰等，也可以选用次灵敏线。原子吸收光谱中常用的分析线î总结－分析线选择原则元素λ(nm)元素λ(nm)元素λ(nm)Ag328.07,338.29Hg253.65Ru349.89,372.80Al309.27,3.8,22Ho410.38,405.39Sb217.58,206.83As193.64,197.20In303.94,325.61Sc391.18,402.04Au242.80,267.60Ir209.26,208.88Se196.09,203.99B249.68,249.77K766.49,769.90Si251.61,250.69Ba553.55,455.40La550.13,418.73Sm429.67,520.06Be234.86Li670.78,323.26Sn224.61,286.33Bi223.06,222.83Lu335.96,328.17Sr460.73,407.77Ca422.67,239.86Mg285.21,279.55Ta271.47,277.59Cd228.80,326.11Mn279.48,403.68Tb432.65,431.89Ce520.0,369.7Mo313.26,317.04Te214.28,225.90Co240.71,242.49Na589.00,330.30Th371.90,380.30Cr357.87,359.35Nb334.37,358.03Ti364.27,337.15Cs852.11,455.54Nd463.42,471.90Tl267.79,377.58Cu324.75,327.40Ni232.00,341.48Tm409.40Dy421.17,404.60Os290.91,305.87U351.46,358.49Er400.80,415.11Pb216.70,283.31V318.40,385.58Eu459.40,462.72Pd247.64,244.79W255.14,294.74Fe248.33,352.29Pr495.14,513.34Y410.24,412.83续上表î总结－分析线选择原则î灯电流选择方法p灯电流的选择需要考虑灯的发射强度高、稳定性好、谱线的宽度、灯的使用寿命。p灯电流过大过小对测量都不利。p实验选择灯电流方法：在其它实验条件不变的情况下，改变灯电流测量ρ（Ca）＝5.00μg/mL钙标准溶液吸光度，以吸光度大且稳定者为最佳灯电流。î灯电流选择（学生实验）p请同学们在固定实验条件下测定不同灯电流时ρ（Ca）＝5.00μg/mL钙标准溶液的吸光度。p灯电流可选择2、4、6、8、10mA。p通过实验选出的最佳灯电流为ₜₜmA。Ø灯电流选择的原则：增大灯电流可增加发射强度，但工作电流过大使光谱线变宽，甚至产生自吸，影响灯的寿命。灯电流过小灯的发射强度小，稳定性差、信噪比下降。在保证放电稳定和有适当光强输出情况下，尽量选用低的工作电流。日常分析采用额定电流的40%～60%。Ø实验选择最佳灯电流：在其它实验条件不变的情况下，改变灯电流测量吸光度，以吸光度最大者为最佳灯电流。î总结－灯电流选择原则î燃气流量的选择方法p原子化方式有两种－火焰原子化、电热原子化。p空气－乙炔火焰原子化是最常用的火焰原子化方式。p燃助比影响火焰的性质，从而影响原子化，由于本型号的仪器其空气流量为固定值，可通过燃气流量变化选择燃助比。p燃气流量（燃助比）的选择可通过实验进行绘制吸光度－燃气流量曲线，以吸光度最大值所对应的燃气流量为最佳值。î燃气流量选择（学生实验）p请同学们测定不同乙炔流量时ρ（Ca）＝5.00μg/mL钙标准溶液的吸光度。p固定其他仪器条件，乙炔流量设定为1800、2000、2200、2400、2600mL/min。p通过实验选出的最佳燃气流量为＃＃＃＃Ø根据燃助比（乙炔/空气）的不同，空气－乙炔火焰又分为化学计量火焰、贫燃焰、富燃焰。Ø贫燃焰特点－温度较高，氧化性强，适合于不易形成难熔氧化物元素的测定。Ø富燃焰特点－温度较低，还原性强、噪声大。适合于易形成难熔氧化物元素的测定。Ø化学计量火焰－适合于大部分元素的测定。Ø燃气流量（燃助比）的选择可通过实验进行。绘制吸光度－燃气流量曲线，以吸光度最大值所对应的燃气流量为最佳值。î火焰类型î燃烧器高度选择方法什么是燃烧器高度？如何选择?p燃烧器高度是燃烧缝平面与空心阴极灯光束的垂直距离。p选择方法：固定其他实验条件，改变燃烧器高度测定相同浓度钙标准溶液的吸光度。p绘制燃烧器高度—吸光度曲线，选择吸光度最大处对应的燃烧器高度为最佳值。î燃烧器高度选择（学生实验）p在固定实验条件下改变燃烧器高度测定ρ（Ca）＝5.00μg/mL钙标准溶液的吸光度。p燃烧器高度可选择为2.0、4.0、6.0、8.0、10.0mm。p绘制吸光度－燃烧器高度曲线，选出最佳燃烧器高度。为什么燃烧器高度会影响测定的灵敏度？p由于火焰中不同部位的温度存在差异，导致基态原子在火焰中的分布不均匀，当空心阴极灯的光束通过不同浓度的基态原子区域时，会产生不同的吸光度。p选择合适的燃烧器高度使空心阴极灯的光束从火焰中基态原子浓度最大的区域通过。p不同测定元素和不同性质的火焰有所不同。p最佳的燃烧器高度应通过试验选择。î总结－燃烧器高度选择原则î光谱通带宽度选择方法什么是光谱通带？p光谱通带是指单色器出射光谱所包含的波长范围。它由光栅线色散率的倒数（又称倒线色散率）和出射狭缝宽度所决定，其关系为：光谱通带=缝宽（mm）×线色散率倒数（nm·mm-1）调节出射狭缝的宽度可以选择不同的光谱通带。p固定其它实验条件测定不同光谱通带宽度时一定浓度钙标准溶液的吸光度，绘制吸光度－光谱通带曲线，选择吸光度最大者为最佳光谱通带。î光谱通带选择（学生实验）p请同学们测定不同光谱通带宽度时ρ（Mg）＝5.00μg/mL钙标准溶液的吸光度p光谱通带宽度可设置为0.1、0.2、0.4、1、2nm。p绘制绘制吸光度－光谱通带曲线，选出最佳光谱通带。p光谱通带宽度的选择Ø当吸收线附近无干扰线存在时，可以增加光谱通带。Ø若吸收线附近有干扰线存在，应适当调窄一些。Ø光谱通带通常选择0.5～4nm之间Ø合适的狭缝宽度可以通过实验的方法确定。î总结－光谱通带选择原则p通过上面的实验得出的最佳实验条件为：灯电流＃＃＃mA；分析线＃＃＃＃＃nm；光谱带宽＃＃＃＃nm；燃气流量＃＃＃＃mLmin-1燃烧器高度＃＃＃＃mm。î小结－最佳实验条件î原子吸收光谱干扰p最佳实验条件选择完成后并不意味着测定的准确无误，因为实际样品的组成复杂，可能存在着各种干扰。p干扰：原子吸收测量过程中有些因素会使原子吸收信号降低或增大，导致测量结果偏低或偏高的现象称为干扰。î磷酸根离子对钙的干扰及消除p配制溶液：在五个50mL容量瓶中配制钙的质量浓度为5μg·mL-1，PO43-的质量浓度分别为0、2、4、6、8μg·mL-1的5个溶液。p配制溶液：在五个50mL容量瓶中配制钙的质量浓度为5μg·mL-1，含PO43-分别为0、10、10、10、10μg·mL-1，含Sr分别为0、25、50、75、100μg·mL-1的溶液。p用上述试验选出的最佳实验条件进行干扰试验测定上述溶液的吸光度p记录并绘制干扰曲线（A－ρPO43-）。p记录并绘制消除干扰曲线（A－ρSr）î总结－干扰及消除规律从上面的实验总结规律如下：pPO43-的存在使吸光度降低p随着PO43-浓度的增加吸光度也逐渐降低，测量灵敏度降低pSr的加入使（Ca+PO43-）溶液的吸光度增大p随着Sr浓度的增加吸光度增大，当达到＃＃时出现最大值，这时再增加Sr浓度吸光度不再增大，最大值与无该干扰时的吸光度一致。说明当Sr浓度为＃＃时可以完全消除10μg·mL-1PO43-对5μg·mL-1Ca的干扰思考题：当PO43-的浓度增大时，要完全消除PO43-对Ca的干扰是否需要更多的Sr？（课堂解答）p为什么磷酸根离子会干扰钙的测定p由于PO43-的存在，钙与其形成了磷酸钙、焦磷酸钙等化合物，这些化合物其键能很高，在火焰中不易分解产生钙原子，使基态钙原子浓度降低，吸光度下降。p这种在样品处理及原子化过程中，待测元素的原子与干扰物质组分发生化学反应，形成更稳定的化合物，从而影响待测元素化合物的解离及其原子化，致使火焰中基态原子数目减少而产生的干扰称为化学干扰。p化学干扰是一种选择性干扰。î化学干扰î化学干扰的消除加入锶盐为什么能够使吸光度增加？p加入锶盐后Sr与PO43-反应生成比磷酸钙更加稳定的化合物，从而释放出钙原子，消除了磷酸根离子对钙的干扰。除锶外镧盐也起到同样的作用，此类消除化学干扰的试剂称为释放剂。p除了可以加入释放剂还可以采用下列方法消除化学干扰Ø使用高温火焰，使化合物在较高温度下解离，如使用氧化亚氮/乙炔火焰。Ø加入保护剂：加入一种试剂例如EDTA，和钙生成螯合物（这种螯合物在火焰中很容易解离）阻止了磷酸钙的生成，消除了磷酸根离子的干扰。Ø化学分离干扰物质：采用化学分离的方法分离被测元素与干扰元素Ø加入基体改进剂（用于石墨炉原子化法－自学）p除了化学干扰之外，在原子吸收测定过程中还存在其它干扰。p分类按照干扰机理原子吸收光谱法的干扰分为：Ø物理干扰；Ø化学干扰；Ø电离干扰；Ø光谱干扰。î原子吸收光谱法干扰p产生原因：由于溶液的物理性质（如粘度、表面张力、密度和蒸气压等）的变化而引起原子吸收强度下降的效应。p物理干扰是非选择性干扰，对试样各元素的影响基本相同。p物理干扰主要发生在试液抽吸过程、雾化过程和蒸发过程。p消除方法：消除物理干扰的主要方法是配制与被测试样相似组成的标准溶液。î物理干扰及消除p产生原因：在高温下，原子电离成离子，而使基态原子数目减少，导致测定结果偏低，此种干扰称电离干扰。p电离干扰主要发生在电离势较低的碱金属和部分碱土金属中。p消除方法：消除电离干扰最有效的方法是在试液中加入过量比待测元素电离电位低的其他元素（通常为碱金属元素）。î电离干扰及消除p产生原因：光谱干扰是由于分析元素吸收